指针和多维数组

Question

可能是重复问题:
如何在C++中使用数组？
二维数组是双指针吗？
二维数组和指针

我知道这是一个非常基本的问题，但无论我怎样搜索都无法搞清楚。这就是为什么我要在这里发布它的原因。 在c++中考虑声明int x [10];

这是一个一维数组，x是基指针，即它包含数组第一个元素的地址。所以x给出了那个地址，*x给出了第一个元素。

类似地，在声明中

 int x[10][20];

这里的变量 x 是哪种类型？当我执行时。

 int **z = x;

编译器提示无法将 int (*)[20] 转换为 int **。为什么 cout<<x; 和 cout<<*x; 给出相同的值？同时，如果我声明一个指针数组，如下：

 int *p[10];

那么，x和p（它们的类型）之间有区别吗？因为当一个人声明int x[10]和int *p时，将x赋给p是有效的，但在二维数组的情况下却不是这样。为什么？请问有人能为我解释一下或提供一个好的资源材料吗？

- newbie

---

所有这些问题都可以通过阅读C语言中关于数组和指针的常见问题解答得到答案。 - Oliver Charlesworth

你也可以像这样从二维数组中检索元素 (x + 20(row) + col)，因此 x 是一个多维数组，仍然会给出第一个值的指针。 - user1084113

Answer 1

数组和指针并不是同一种东西。在C和C++中，多维数组只是“数组的数组”，没有涉及指针。

int x[10][20];

这是一个包含10个数组，每个数组有20个元素的数组。如果你在一个上下文中使用x，它会衰减为指向其第一个元素的指针，那么你最终得到的是一个指向这20个元素数组之一的指针 - 这就是你的int (*) [20]。注意，这样的东西不是指向指针的指针，因此无法进行转换。

int *p[10];

这是一个由10个指针组成的数组，因此它与 x 不同。

特别是，您可能会遇到麻烦，因为您似乎认为数组和指针是相同的东西——您的问题说：

这是一个一维数组，x 是基指针，即它包含数组第一个元素的地址。 因此，x 给我该地址，*x 给我第一个元素。

这并不正确。 一维数组 x 就是一个数组，在某些情况下，数组会退化为指向其第一个元素的指针。

阅读FAQ了解有关此主题的所有内容。

- Carl Norum

---

谢谢您的回复。我现在比刚开始时更清楚了...但我仍然不明白**x是如何工作的。在这里，我们几乎将x用作指向第一个元素的指针的指针，对吗？因为**x给出数组的第一个元素的值。 - newbie

@新手，你在任何示例中都不能使用**x。 - Carl Norum

#include<iostream> using namespace std; main() { int x[10][20]; x[0][0]=11; cout<<**x<<endl; return 0; } 我的编译器输出11。 - newbie

Answer 2

多维数组只是一种语法糖。在幕后，这只是一个长度为10 * 20的一维数组，存储的是int类型的数据。当您访问x[5][6]元素时，编译器会生成相当于x[5 * 20 + 6]的代码；

- alekop

---

这是正确的，但并没有回答问题。 - Oliver Charlesworth

@OliCharlesworth: 我觉得OP不确定一维数组和多维数组之间的物理差异，并希望澄清。由于他直接使用数组内存，了解数组在内存中实际布局可能会有所帮助。 - alekop

访问矩阵x中的第5行第6列元素，需要使用下标表达式x[5 * 20 + 6]。其中，矩阵x有10行20列，按行主序存储。 - Ritwik

@Ritwik 你是对的。我更新了答案。谢谢。 - alekop

如果那么简单，它就能工作。但事实并非如此。 - MarcusJ

有没有人想在C语言中尝试这个等价性，x[5][6]与((int*)x)[5 * 20 + 6]（转换为'int'类型的'数组'）是相同的。 - fordcars

Answer 3

以下是它的实际工作原理，可查看代码和注释：

#include <stdio.h>

int x[3][5] =
{
  {  1,  2,  3,  4,  5 },
  {  6,  7,  8,  9, 10 },
  { 11, 12, 13, 14, 15 }
};

int (*pArr35)[3][5] = &x;
// &x is a pointer to an array of 3 arrays of 5 ints.

int (*pArr5a)[5] = x;
// x decays from an array of arrays of 5 ints to
// a pointer to an array of 5 ints,
// x is a pointer to an array of 5 ints.

int (*pArr5b)[5] = &x[0];
// &x[0] is a pointer to 0th element of x,
// x[0] is an array of 5 ints,
// &x[0] is a pointer to an array of 5 ints.

int *pInta = x[0];
// x[0] is 0th element of x,
// x[0] is an array of 5 ints,
// x[0] decays from an array of 5 ints to
// a pointer to an int.

int *pIntb = *x;
// x decays from an array of arrays of 5 ints to
// a pointer to an array of 5 ints,
// x is a pointer to an array of 5 ints,
// *x is an array of 5 ints,
// *x decays from an array of 5 ints to
// a pointer to an int.

int *pIntc = &x[0][0];
// x[0][0] is 0th element of x[0],
// where x[0] is an array of 5 ints,
// x[0][0] is an int,
// &x[0][0] is a pointer to an int.

int main(void)
{
  printf("&x=%p x=%p &x[0]=%p x[0]=%p *x=%p &x[0][0]=%p\n",
         pArr35, pArr5a, pArr5b, pInta, pIntb, pIntc);
  return 0;
}

样例输出:

&x=0040805c x=0040805c &x[0]=0040805c x[0]=0040805c *x=0040805c &x[0][0]=0040805c

所有的指针结果在数值上是相同的，因为我明确或隐式地使用了索引0，并且数组是连续的，它们的第一个（也就是0号）元素总是在数组中最低的地址处。所以，即使有3种不同的指针类型，它们都有效地指向x[0][0]，即等于1的元素。

这种将数组衰减为指针的特性是C和C++非常重要的特性，尽管它不容易立即理解。

当我们传递指向数组的指针时，它让我们编写更紧凑的代码，我们可以只写数组的名称而不是取其第一个元素的地址：

char str1[] = { 's', 't', 'r', '1', '\0' };
char str2[] = "str2";
printf("%s %s %s %s\n", &str1[0], str1, &str2[0], str2);

输出：

str1 str1 str2 str2

它还让我们可以做疯狂的事情：

int y[3] = { 10, 20, 30 };
printf("%d %d %d %d\n", y[2], *(y+2), *(2+y), 2[y]);

输出:

30 30 30 30

这是因为在数组和指针中，a[b] 等同于 *(a+b)。

- Alexey Frunze